安全穩(wěn)控裝置站間通信方案研究

　　摘要：隨著安穩(wěn)裝置的不斷發(fā)展,國外部分廠家實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用MPLS網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)的交換處理。隨著第二版IEC61850的出現(xiàn),需要探討新的安穩(wěn)裝置的站間通信模式。本文分析了本章分析了第二版IEC61850對于安穩(wěn)裝置的影響,通過比對三種適用于90-1規(guī)程的通信方式,選擇出適合目前網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的通信方案,并充分考慮未來,提出了具有前瞻性的基于VPLS技術(shù)的通信方案,具有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價值。

　　本文源自科技風(fēng),2020(18):138.《科技風(fēng)》雜志是經(jīng)國家新聞出版署批準(zhǔn)、河北省科學(xué)技術(shù)協(xié)會主管的國內(nèi)公開發(fā)行的大型綜合類期刊。《科技風(fēng)》雜志國際標(biāo)準(zhǔn)刊號：ISSN 1671-7341，國內(nèi)統(tǒng)一刊號：CN 13-1322/N，半月刊，標(biāo)準(zhǔn)大16K 開本。中國期刊網(wǎng)，中國知網(wǎng)，維普資訊網(wǎng)收錄。

　　隨著安穩(wěn)裝置的不斷發(fā)展,其通信方式已經(jīng)從原有的電力載波模式轉(zhuǎn)換至SDH網(wǎng)[1]。目前,國外部分廠家生產(chǎn)的安穩(wěn)裝置已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用MPLS網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)的交換處理。隨著第二版IEC61850的出現(xiàn),需要探討新的安穩(wěn)裝置的站間通信模式[2]。

　　1、IEC61850ed2對安穩(wěn)裝置的影響

　　在第二版IEC61850中新增了90-1,主要是用來重新定義以及規(guī)范多個變電站間的站間通信,可以有效完善保護(hù)與控制功能在站間通信中功能建模的不足,并有效規(guī)范了通信標(biāo)準(zhǔn)。

　　90-1標(biāo)準(zhǔn)提出了兩種站間通信模式—網(wǎng)關(guān)模式以及隧道模式[3]。網(wǎng)關(guān)模式中,數(shù)據(jù)通信可以應(yīng)用電力載波、WIFI等Non-Ethernet方式,或者應(yīng)用小帶寬Ethernet方式來完成站間信息數(shù)據(jù)的交換,屬于早期應(yīng)用較多的模式;隧道模式中,數(shù)據(jù)通信需要應(yīng)用高速以太網(wǎng)技術(shù),在兩個進(jìn)行信息交互的變電站之間建議虛擬通信隧道來完成通信數(shù)據(jù)直連。同時,基于兩種通信模式,建模方式也會有所改變。網(wǎng)關(guān)模式相較于隧道模式,新增ITPC邏輯節(jié)點(diǎn)之外,需要設(shè)置收發(fā)信息的邏輯接點(diǎn),所有的數(shù)據(jù)交換都需要基于代理接點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)來實(shí)現(xiàn)。

　　2、變電站間通信方式研究

　　本文的通信方式研究主要是基于隧道模式來實(shí)現(xiàn)通信數(shù)據(jù)的交換,主要有以下三種:EoMPLS、VPLS、L2TPv3。

　　基于隧道通信模式的方案需要經(jīng)由外網(wǎng)通訊,則需要考慮到數(shù)據(jù)傳輸安全性的因素。三種通信方式中EoMPLS與VPLS均是基于L2VPN技術(shù)的通信方式,信息安全性有所保證。L2TPv3方式自身傳輸信息已經(jīng)完成自加密封裝,也能保證數(shù)據(jù)的安全性。但是,EoMPLS和L2TPv3無法完成點(diǎn)對多數(shù)據(jù)傳輸。相比較而言,VPLS方式能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對多信息交互傳輸。因此,基于以上考慮,將VPLS通信方式作為主要的通信方式,實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對多通信數(shù)據(jù)傳輸,并應(yīng)用QinQ技術(shù)來解決站間安穩(wěn)裝置通信一致性問題。

　　3、安穩(wěn)站間通信方案

　　基于前文討論,提出基于SDH環(huán)網(wǎng)的通信方案和基于VPLS技術(shù)的通信方案。

　　圖1基于SDH環(huán)網(wǎng)的通信方案

　　如圖1所示,采用目前較為常見的基于SDH環(huán)網(wǎng)的通信方案,需要對裝置進(jìn)行通信接口的改造,在新的通信方案中,基于GOOSE報文進(jìn)行控制命令傳輸,此外需要在完成網(wǎng)關(guān)映射關(guān)系的建模。當(dāng)安穩(wěn)裝置A進(jìn)行組播時,安穩(wěn)裝置C和安穩(wěn)裝置D則需要通過安穩(wěn)裝置B和安穩(wěn)裝置E來作為中轉(zhuǎn),此外仍需要避免產(chǎn)生環(huán)錄。一旦環(huán)路存在斷鏈情況,那位于鏈路的最后一個安穩(wěn)裝置收到信息的時效性則難以滿足。

　　圖2基于VPLS技術(shù)的通信方案

　　對于已經(jīng)完成MPLS架構(gòu)的變電站,則可以建立基于VPLS技術(shù)的通信方案。如圖2所示,變電站C內(nèi)安穩(wěn)裝置C需要與變電站D內(nèi)安穩(wěn)裝置D繼續(xù)通信數(shù)據(jù)交換時,只需要直接建立數(shù)據(jù)隧道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,無需經(jīng)由任何裝置進(jìn)行中轉(zhuǎn),數(shù)據(jù)獲取速度和可靠性均有多提升。此外,不同變電站安穩(wěn)裝置之間可以通過VLAN-ID進(jìn)行裝置的判別,能有效隔離站內(nèi)VLAN信號的干擾,保證了數(shù)據(jù)獲取的抗干擾能力。一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障,基于MPLS技術(shù),將能迅速將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新架構(gòu),保證通信網(wǎng)絡(luò)具有極強(qiáng)自愈性。

　　4、小結(jié)

　　本文分析了本章分析了第二版IEC61850對于安穩(wěn)裝置的影響,通過比對三種適用于90-1規(guī)程的通信方式,選擇出適合目前網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的通信方案,并充分考慮未來,提出了具有前瞻性的基于VPLS技術(shù)的通信方案。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]胡馨,張亞杰,劉思明.安穩(wěn)裝置控制策略分析[J].科技風(fēng),2020(13):199.

　　[2]袁倩媚.廣東電網(wǎng)220kV系統(tǒng)安穩(wěn)備自投一體化的應(yīng)用研究[D].華南理工大學(xué),2019.

　　[3]劉文.基于IEC61850安穩(wěn)裝置與監(jiān)控主站通信研究[D]華中科技大學(xué),2014.